Sommige kennis oor maglev wat jou kan interesseer
Word jy geplaag deur lange afstande tydens jou daglikse vervoer? Alhoewel ons ons bestemming kan bereik deur die metro, rys, en vlieg, voel dit steeds asof dit lank neem. Maar daar is 'n tegnologie wat 'n kwalitatiewe sprong in ons reisetyd kan maak, en dit is magneetse vloting. Misschien dink jy dat magneetse vloting slegs in rolprente of TV-dramas bestaan. Maar in Julie 2023! Vorm Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈) en ander van die Koreaanse Instituut vir Wetenskap en Tegnologie 'n span om die materiaal te bestudeer. Reen apatiet is 'n isolator, maar volgens Sukbae Lee en ander is koper-gedopede reen apatiet wat LK-99 vorm 'n supergeleier, of 'n metaal by hoë temperature. Alhoewel daar nie bevestigde normale drukkamers bestaan vir ruimtetemperatuur supergeleiers nie, gee dit ons hoop! Latons kyk hoe hierdie magiese LK-99 op die magneet optree!
Ek glo jy het ook gesien dat wanneer die magneet nader die materiaal van onder af toe, die materiaal ophou as gevolg van afstoting. Nadat die magneetiese pool verander is, steek die materiaal steeds op as gevolg van afstoting wanneer dit die materiaal benader.
Hierdie "klein swart punt" bly voortdurend val of opstaan soos die NdFeB-magneet nader en wegskuif. Beide die S-pool en die N-pool is effektief, dit wil sê, afstoting het nie met die magneetiese pool te doen nie, wat anti-magnetisme toon.
Laat ons nie praat oor of LK-99 regtig supergeleier is nie. Die NdFeB-virheemagtige magneet kan dit laat sweef.
Wanneer ons oor NdFeB-virheemagtige magneete praat, moet ons Tesla Model S bespreek nie.
Elon Musk is so dapper dat toe Tesla die lansering van sy eerste sedan, die Model S, gehou het, hulle dit selfs nie saamgebou het nie. Die karkas was gebaseer op die Mercedes-Benz CLS, en die aluminium liggaamspanele en motorkap is aan die staaelraam met neodymium-ijzer-borsmagnete geplak.
Toen Tesla sy eerste twee volgrootte karmodelle maak het, het hulle induksiemotors gebruik om die voertuie te dryf. Hierdie motors was gebaseer op Nikola Tesla se oorspronklike motorontwerp, wat 'n briljante ontwerp was wat meer as 100 jaar voor die uitvinding van seldsame aarde magneetmateriale gedateer.
Induksiemotors genereer hul eie magneetheid en dryf die rotor deur elektrisiteit, en hulle funksioneer sonder enige tipe permanente magneete.
Die induksiemotorontwerp is goed, maar Tesla het in 2017 vir die Model 3 oorgeskakel na permanente magneetmotors om goeie redes: die Model 3 is 'n kleiner kar, en dit benodig 'n kleinermotor, maar het steeds baie krag nodig.
Dus, beginnend met die Model 3, het Tesla neodymium-ijzer-bor-motors gebruik omdat hulle meer ruimte spaar, ligter is en meer krag kan genereer.
Gebruik van magneete in kars: soos klimaatbeheer, remstelsels, dryfmotors, oliepompe, ens.
In werklikheid, behalwe dat dit in motorvoertuie gebruik word, word magneete ook wydverspreid in mobielefoonluiters, oorhoorpies, trilmoeders, elektromagneete, haredders, fans, koelkaste, wasmasjiene ens. gebruik.
（Verhouding van magneetgebruik）
So, behalwe permanente magneete soos NdFeB, wat is die ander drie hoofsoorte magneete? Wat is die vervaardigingsproses?
Kom ons kyk nader!
Eerstens, laat ons die maksimum magneetiese energieprodukt van magneete verstaan
Tans bestaan daar drie tipes magneete : permanente magneete, tydelike magneete en elektromagneete.
Permanente magneete produseer 'n magtigingsveld wat selfs in die teenwoordigheid van 'n teenstrydige magtigingsveld behou bly. Elektriese motors wat permanente magneete gebruik, is effektiewer as dié wat dit nie doen nie. Tans bevat al bekende sterk magneete seerdom elemnte, wat sleutelkomponente vir elektriese voertuie en windturbinnes is. Elemente soos neodymium en torium het weens groeiende vraag en beperkte aanbod tot sleutelmateriale geword.
Permanente magneete is uniek in die sin dat hulle, eenmaal vervaardig, magneetvloei verskaf sonder energie-invoer , wat lei tot nul bedryfskoste. Teenoorgestel, elektromagnete vereis 'n voortdurende stroom om 'n magneetveld te genereer.
'n Belangrike eienskap van permanente magneete is dat hulle hul magneetveld behou selfs in die teenwoordigheid van 'n teenstrydige eksterne magneetveld. Maar, as die sterkte van die teenstrydige magneetveld hoogs genoeg is, sal die interne magneetkwantums van die permanente magneet saamval met die teenstrydige magneetveld, wat lei tot demagnetisering.
Permanente magneet is in wezen energie-opslagtogere. Energie word tydens die aanvanklike magneetseringsproses ingesluit, en as dit korrek vervaardig en hanteer word, sal dit binne die magneet vir onbepaalde tyd bly. Anders as 'n battery loop die energie van 'n magneet nooit uit en bly beskikbaar vir gebruik. Dit is omdat magneete geen netto-impak op hul omgewing het nie. In plaas daarvan gebruik hulle hul energie om ander magneetiese objekte aan te trek of weg te stoot, wat help met die omskakeling tussen elektriese en meganiese energie.
Die energie van 'n magties veld is proporsioneel tot die produk van B en H. Wanneer die produk van BH gemaksimeer word (aangedui as (BH)max) , word die minimum volume van die magneet benodig om 'n gegewe magtiese veld in 'n gegewe gaping te produseer. Hoe hoër die (BH)max is, hoe kleiner is die volume van die magneet wat benodig word om 'n gegewe fluxdigtheid te produseer. (BH)max kan beskou word as die statiese magtiese energie per eenheidvolume van die magneetmateriaal. BH word gemeet in Mega-Gauss Oersteds (MGOe) of kJ/mXNUMX.
In die permanente magneetbedryf verteenwoordig die maksimum magneetiese energieprodukt die magneetiese energiedigtheid van die permanente magneet en is die mees algemeen gebruikte parameter om die prestasie van permanente magneete te karakteriseer.
Klassifikasie van Permanente Magneete
Permanente magneete kan in vier tipes verdeel word: neodymium yster bors (NdFeB) , samarium Kobalt (SmCo) ,aluminium nikkel kobalt (AlNiCo) , en keramiese of ferriet magneete .
Laat ons begin met die mees koste-efektiewe magneete: Neodymium Yster Bors Magnete
Neodiummagneete (NdFeB) is een van die wydste gebruikte permanente magneetmateriale in kommersiële toepassings, bekend vir hul hoë magneetiese energieprodukt en magnetiese sterkte.
Neodiummagnete is die sterkste en mees kontroversiële magnete. Hulle behoort tot die kategorie seldsame aarde magnete omdat hulle uit neodymium, yster en bor elemente bestaan.
Vanweë die ysterinhoud word neodymium-yser-bor magnete maklik geoksideer en het swak korrosiewe-weerstand, en vereis dikwels bedekking soos nikkelplating, epokshulwe of sintelbedekking.
Hulle is egter hoë energiedigtheid produkte (tot 55 MGOe ) met hoë taaiheid, en hul gebruik maak kleiner harde skyfies, motors en audio-toerusting moontlik.
Die bedryfstemperatuurreeks van neodymiummagneet is 80°C to 200°C . Egter, hoë-kwaliteit neodymiummateriaal wat bo 120°C kan word baie duur.
Deur koste-effektiwiteit in ag te neem, is neodymiummagneete beslis die eerste keuse.
Misschien dink jy dat die werkttemperatuur van my magneet 200°C sal oorskry, so is dit onmoontlik om die magneet in hierdie omgewing te gebruik? Hierdie probleem kan moontlik opgelos word deur gesondheidskobermagneete.
Salmium Kobalt (SmCo) is 'n pryskaaglike permanente magneetmateriaal wat hoofsaaklik uit kobert en samarium bestaan, wat dit die duurst magneetmateriaal om te produseer maak. Sy hoë koste is hoofsaaklik weens die betekenisvolle kobertinhoud en die broosheid van die samarium-ligaam.
Hierdie permanente magneete is hoog korrosiebestendig en kan temperatuurs tot 350°C , en soms selfs tot 500 grade . Hierdie temperatuurweerstandigheid gee hulle 'n unieke voordeel oor ander tipes van permanente magneet wat minder tolerant is teen hitte. Soos neodymiummagneete, het samarium kobalt magneete ook bedekking nodig om korrosie te voorkom.
Die nadeel van hierdie tipe magneet is egter sy lae meganiese sterkte. Samarium Kobalt magneete kan maklik breekbaar word en splette ontwikkel. Toegeskryf, in gevalle waar hoë temperatuur- en korrosieweerstand noodsaaklik is, kan samarium kobalt magneete die mees geskikte opsie wees.
Neodymium magneete presteer uitstekend by lagere temperature, terwyl Sammonium Kobalt magneete die beste presteer by hoër temperature . Neodymium magneete is bekend as die sterkste permanente magneete by ruimtemperatuur en tot ongeveer 180 grade Celsius gebaseer op remanente magneïsering (Br). Hul sterkte verminder egter aansienlik na mate die temperatuur styg. Wanneer temperature naby 180 grade Celsius kom, begin Sammonium Kobalt magneete om oor te heers Neodymiummagnete in prestasie.
Sammonium Kobalt rangskik as die tweede sterkste magneetmateriaal en het uitstekende weerstand teen demagnetisering . Dit word algemeen in die lughawebedryf en ander sektore gebruik waar prestasie bo koste voorrang kry.
Samarium kobalt magnete, wat in die 1970's ontwikkel is, vertoon 'n hoër magneetkrag in vergelyking met keramiek en aluminium-nikkel-kobalt magnete, alhoewel dit kortval van die magneetisme wat deur neodymium magnete aangebied word. Hierdie magnete word hoofsaaklik in twee groepe verdeel gebaseer op hul energieniveaus. Die eerste groep, bekend as Sm1Co5 (1-5) , het 'n energieproduktbereik wat strek van 15 tot 22 MGOe . Aan die ander kant, die tweede groep, Sm2Co17 (2-17) , omvat 'n energiebereik van 22-32 MGOe .
Beide samarium kobalt en neodymium magneet word vervaardig uit metalpoeier. Hulle word onder druk gesit in die teenwoordigheid van 'n kragtige magneetiese veld voordat hulle deur 'n sintersproses gaan.
Neodymium magneete is baie gevoelig vir omgewingsfaktore, terwyl samarium kobalt seerare aarde magneete uitstekende korrosieweerstand vertoon. Samarium kobalt seerare aarde magneete kan hoë temperature verdra sonder om hul magneetiese eienskappe te verloor, terwyl neodymium magneete met oorsigt gebruik moet word bo kamer temperatuur. Neodymium magneete is robuster as samarium kobalt magneete en kan maklik gemaskeer word en in magneetiese samestellings ingesluit word. Beide materialen vereis die gebruik van diamantskerpe gereedskap, EDM of snyprosesse tydens masjinering.
Volgende leer ons meer oor Alnico magneete
Aluminium Nikkel Kobalt Magneete (AlNiCo) is tradisionele permanente magneetmateriale wat hoofsaaklik bestaan uit aluminium, nikkel en kobalt. Hulle staat as een van die vroegste tydgenootlike kommersiële permanente magneet, geïnnoveer deur T. Mishima in Japan tydens die vroeë 20ste eeu.
Nogtans hul opmerkbare remanensie, hul relatief beskeie taaiheid lei tot 'n verminderde magneetiese energieprodukt (BH)max wanneer dit vergelyk word met ander magneetsoorte. Gegee AlNiCo het die vermoë om gevorm te word in komplekse vorms, terwyl gesinterde AlNiCo liggelys minder goeie magneetiese eienskappe vertoon, maar beter meganiese eienskappe weens sy fyn korrelstruktuur, wat lei tot 'n uniforme vloei verspreiding en verbeterde meganiese sterkte.
Die sintersproses van AlNiCo sluit in induksiemelting, vergrinding tot fyn korrels, persing, sintersing, toetsing, bedekking en magneetvorming. Verskillende vervaardigingsmetodes beïnvloed die magneet eienskappe, met sintersing wat meganiese kenmerke verbeter en gieting wat energiedigtheid verhoog.
Gesinterde AlNiCo magneete kom in grade wat reik van 1.5 tot 5.25 MGOe , terwyl gegote magneete reik van 5.0 tot 9.0 MGOe . Anisotrope AlNiCo-magnete bied geskikte magnetisasieringsrigtingsopsies, wat waardevolle veelsydigheid verskaf.
Aluminium Nikkel Kobalt-lêgamasies vertoon hoë maksimum bedryfstemperatuurs en uitstekende korrosie-weerstand. Sommige Aluminium Nikkel Kobalt-grades kan funksioneer by temperatuurs wat die 500°C oorskry. Hierdie magnete word wydverspreid in mikrofoons, luidsprekers, elektriese gitaarpickups, motors, reiselingsgolfbuise, Hall-sensore en verskeie ander toepassings gebruik.
Laastens, laat ons die magneet met die grootste prysvoordeel verstaan, wat die ferrietmagneet is.
Ferriet magnete , ook bekend as keramiese magnete , bestaan uit gesinterde ysteroksied saam met materiaal soos bariumkarbonaat of strontiumkarbonaat. Hierdie magnete word erken vir hul ekonomiese prys, effektiewe korrosie-weerstand en vermoë om stabiliteit by hoë temperatuurs tot 250°C te handhaaf.
Hoewel hul magneetkarakteristieke is nie so sterk as die van NdFeB-magnete nie , die koste- effektiwiteit van feroïetmagnete maak hulle goed geskik vir groot-skaal vervaardiging. Hierdie kostevoordeel stam uit die gebruik van goedkoop, maklik beskikbare materiaal wat nie strategies van aard is nie.
Keramiek magnete kan isotroop wees, wat uniforme magneetiese eienskappe in al die rigtings wys, of anisotroop, wat magneetvate in uitrichting met die spanningrigting vertoon. Die kragtigste keramiek magnete kan 'n magneetiese energie van 3.8 MGOe , wat hulle die swakste tipe van permanente magnete maak. Ten spyte van hul matige magneetiese eienskappe bied hulle beter weerstand teen demagnetisasie as ander magnettipes.
Keramiek magnete vertoon 'n lae magneetiese energie produkt en besit uitstekende korrosiebestendigheid, gewoonlik gebruik saam met lae koolstylaagkomponente en geskik vir gebruik in matige temperatuuromgewings.
Die vervaardigingsproses van keramiese magneete behels druk en sinters, met die aanbeveling om diamantsnijwiele te gebruik weens hul broosheid.
In die algemeen bied keramiese magneete 'n balans tussen magtige sterkte en koste-effektiwiteit, met hul broosheid wat deur uitstekende korrosiebestendigheid teengegaan word. Hulle is duurzaam, weerstaan demagnetisasie, en 'n koste-efektiewe opsie vir verskeie toepassings soos speelgoed, kunsvaardighede en motors.
Seldsame aarde-magneete verbeter beduidend gewig of grootteoortragings, terwyl ferriete voorkeur bekry in toepassings wat nie hoë energiedigtheid vereis nie, soos kragramme, sitplekke, skakelaars, fans, blaasmasjiene in huishoudelike toestelle, sommige kragteware en audio-uitrusting.
